(57)【要約】【課題】  原稿や被写体の光照射面の状態に関わらず、原稿や被写体までの距離を容易かつ高精度に測定することができる距離測定装置、距離測定方法を実現する。【解決手段】  本発明の距離測定装置１は、測定物に光を照射する発光ダイオード２と、測定物からの反射光を受光するフォトトランジスタ３・４を備えている。また、フォトトランジスタ３・４は、受光した光量と測定物までの距離とが相関関係を示す特性を複数有している。フォトトランジスタ３・４は、特性毎に反射光を受光するようになっており、特に、特性毎に受光する反射光の少なくとも一部が、測定物の同一部分に照射された光の反射光を受光するようになっている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に光を照射する照射手段と、該測定対象物からの反射光を受光する受光手段とを備え、該受光手段が受光した反射光の光量に基づいて、測定対象物までの距離を測定する距離測定装置において、
上記受光手段は、受光した光量と測定対象物までの距離とが相関関係を示す特性を複数有しているとともに、特性毎に反射光を受光するようになっており、該特性毎に受光する反射光は、その少なくとも一部が、測定対象物の同一部分に照射されるものであることを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
上記照射手段を１つ有し、受光手段を複数有していることを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
測定対象物に光を照射する照射工程と、該測定対象物からの反射光を受光する受光工程と、受光した反射光の光量に基づいて測定対象物までの距離を測定する距離測定工程とを有する距離測定方法において、
上記受光工程では、受光した光量と測定対象物までの距離とが相関関係を示す、複数の特性毎に反射光を受光するとともに、該特性毎に受光する反射光は、その少なくとも一部が、測定対象物の同一部分から反射されるものであることを特徴とする距離測定方法。
【請求項４】
上記特性毎に、反射光の光量に基づいた値を出力する出力工程を有しており、
上記距離測定工程は、特性毎の出力値の比を求めることにより測定対象物までの距離を測定することを特徴とする請求項３に記載の距離測定方法。
【請求項５】
原稿台上に載置された原稿の原稿面を露光する露光手段と、該原稿面からの読取用反射光を反射して偏向する反射偏向手段と、該偏向された読取用反射光を結像する結像手段と、結像された読取用反射光を受光する読取用受光手段とを備えた画像読取装置において、
原稿面に光を照射する照射手段と、該原稿面からの測定用反射光を受光する測定用受光手段とを有し、該測定用受光手段が受光した測定用反射光の光量に基づいて、原稿面までの距離を測定する距離測定手段をさらに備え、
上記測定用受光手段は、受光した光量と原稿面までの距離とが相関関係を示す特性を複数有しているとともに、特性毎に測定用反射光を受光するようになっており、該特性毎に受光する測定用反射光は、その少なくとも一部が、原稿面の同一部分に照射されるものであることを特徴とする画像読取装置。
【請求項６】
上記照射手段を１つ有し、測定用受光手段を複数有していることを特徴とする請求項５に記載の画像読取装置。
【請求項７】
上記距離測定手段によって測定された距離に基づいて、読取用反射光の光路長を調整する光路長調整手段を備えていることを特徴とする請求項５または６に記載の画像読取装置。
【請求項８】
上記測定用受光手段を複数有しているとともに、該複数の測定用受光手段の感度を校正する校正手段を有していることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の画像読取装置。
【請求項９】
原稿台上に載置された原稿の原稿面を露光する露光工程と、該原稿面からの読取用反射光を反射して偏向する反射偏向工程と、該偏向された読取用反射光を結像する結像工程と、結像された読取用反射光を受光する読取用受光工程とを有する画像読取方法において、
原稿面に光を照射する照射工程と、該原稿面からの測定用反射光を受光する測定用受光工程と、受光した測定用反射光の光量に基づいて、原稿面までの距離を測定する距離測定工程をさらに有し、
上記測定用受光工程では、受光した光量と原稿面までの距離とが相関関係を示す、複数の特性毎に測定用反射光を受光するとともに、該特性毎に受光する測定用反射光は、その少なくとも一部が、原稿面の同一部分に照射されるものであることを特徴とする画像読取方法。
【請求項１０】
上記特性毎に、測定用反射光の光量に基づいた値を出力する出力工程を有しており、
上記距離測定工程は、特性毎の出力値の比を求めることにより原稿面までの距離を測定することを特徴とする請求項９に記載の画像読取方法。
【請求項１１】
上記距離測定工程にて測定された距離に基づいて、読取用反射光の光路長を調整する光路長調整工程を有していることを特徴とする請求項９または１０に記載の画像読取方法。
【請求項１２】
上記測定用受光手段を複数有しており、該複数の測定用受光手段の感度を校正する校正工程を有することを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の画像読取方法。
【請求項１３】
上記出力工程は、照射工程にて原稿面に照射された光以外の光の光量に基づいた値を除去する除去工程を有することを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の画像読取方法。
【請求項１４】
上記照射工程では光をパルス照射し、上記除去工程では、該パルス照射された光の周波数よりも低周波数の光の光量に基づいた値を除去することを特徴とする請求項１３に記載の画像読取方法。
【請求項１５】
上記請求項５ないし８のいずれか１項に記載の画像読取装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離測定装置、距離測定方法、画像読取装置、画像読取方法および画像形成装置に関するものである。より詳しくは、例えば、画像形成装置の原稿台と、原稿台上に載置した原稿の原稿面との距離を測定する距離測定装置および距離測定方法、該距離測定装置を備えた画像読取装置および画像読取方法、並びに該画像読取装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、画像読取装置やカメラ等には、原稿または被写体までの距離を測定するための距離測定装置が使用されている。これら距離測定装置は、例えば、発光素子と受光素子とを備えており、発光素子から光を原稿または被写体に照射し、受光素子にて反射光の光量を検出することによって距離を測定するものが知られている。中には、より高精度に距離を測定できることから、受光素子を１つではなく２つ有する距離測定装置も使用されている。
【０００３】
受光素子を２つ有する場合、発光素子から出射された光は被写体上に照射され、その反射光の像が２つの受光素子上をまたがるように形成される。そして、距離測定装置は、この２つの受光素子から出力された値の比によって被写体までの距離を測定している。ところが、上記距離測定装置から被写体までの距離が変化することによって、２つの受光素子上に形成される反射光の像が移動する。すなわち、被写体までの距離の変化に伴って、２つの受光素子から出力された値の比は変化する。このため、発光素子および受光素子を固定した状態で被写体までの距離を測定する場合に、被写体が近距離にあると、反射光の像が一方の受光素子のみに形成され、２つの受光素子にまたがるように形成されない場合がある。この場合、２つの受光素子から出力された値の比を求めることができず、距離を正確に測定することができないという問題があった。
【０００４】
これを解決するために、被写体までの距離が近距離から遠距離までの広領域の場合であっても高精度に距離を測定できる測距装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、受光素子を３つ有しており、発光素子からの反射光を３つの受光素子で受光する構成としている。また、被写体の像はどの距離範囲にあっても必ず２つの受光素子にまたがるようになっている。これら２つの受光素子の出力比を求めることによって、遠距離および近距離までの距離を測定可能としている。
【特許文献１】特開平１−１９６５１０号公報（平成１年(1989)８月８日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、受光素子が受光する反射光の光量は、被写体の照射面（反射面）の状態によって変化する。すなわち、被写体の照射面の色の状態や文字または画像等の有無によって反射光の光量は変化する。例えば、被写体の照射面の色が一色である場合と複数色である場合とでは、受光素子が受光する光量は異なり、その結果受光素子の出力も異なる。
【０００６】
従って、被写体の照射面が１色からなる場合には、２つの受光素子が受光する反射光の光量は、照射面の状態に影響されず正確な距離に応じた出力比を得ることができる。これに対して、被写体の照射面が２色に塗り分けられている場合に、その境界を含む部分に光が照射され、２つの受光素子のうち一方の受光素子が一方の色からの反射光を受光し、他方の受光素子が他方の色からの反射光を受光する場合がある。この場合、各々の受光素子にて受光した反射光の光量が異なるため、被写体までの距離が上記照射面が１色からなる場合と同じであったとしても、照射面が１色の場合と出力比が異なってしまう。つまり、照射面の状態に影響され、正確な距離を測定することができない。
【０００７】
これは画像読取装置の場合であっても同様である。画像を読み取る原稿の原稿面が１色からなる場合には、原稿面のどの場所に光を照射しても受光素子が受光する反射光の光量は同じである。このため、受光素子からの出力値も同じとなり、距離を正確に測定することができる。しかしながら、通常、原稿には文字や画像当が印刷されており、原稿に対して照射した光の反射光の光量は、原稿面の状態に応じて変化する。このため、照射面の状態によって受光素子が受光する光量が変わり、正確な距離を測定することができない。
【０００８】
上記特許文献１では、被写体に照射した光の反射光の像は、２つの受光素子にまたがるようにして形成されており、１つの受光素子で受光した反射光は、他の受光素子では受光されない。すなわち、被写体の反射光の像全体を２つの受光素子で受光しており、反射光の像の一部を各々の受光素子にて受光することはない。従って、２つの受光素子にて受光した反射光の光量は、照射面の状態に影響されており、正確な距離を測定することができないという問題点を有している。
【０００９】
また、特許文献１では、発光素子から出射する光を被写体に照射する際に、光の焦点を被写体に合わせる必要がある。このため、焦点制御に関する光学系を設ける必要がある。この場合、距離を測定するための構成や距離測定の制御が複雑になるという問題点を有している。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、原稿や被写体の光照射面の状態に関わらず、原稿や被写体までの距離を容易かつ高精度に測定することができる距離測定装置、距離測定方法、画像読取装置、画像読取方法および画像形成装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る距離測定装置は、上記課題を解決するために、測定対象物に光を照射する照射手段と、該測定対象物からの反射光を受光する受光手段とを備え、該受光手段が受光した反射光の光量に基づいて、測定対象物までの距離を測定する距離測定装置において、上記受光手段は、受光した光量と測定対象物までの距離とが相関関係を示す特性を複数有しているとともに、特性毎に反射光を受光するようになっており、該特性毎に受光する反射光は、その少なくとも一部が、測定対象物の同一部分に照射されるものであることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、照射手段が測定対象物に対して光を照射し、受光手段がその反射光を受光している。そして、受光した反射光の光量に基づいて測定対象物までの距離を測定している。
【００１３】
また、上記受光手段は、受光した光量と測定対象物までの距離とが相関関係を示す特性を複数有している。この特性は、受光手段が受光した反射光の光量と、測定対象物までの距離とがある一定の関係を有するものである。従って、この特性を利用すれば、受光手段が受光した光量に基づいて測定対象物までの距離を測定することができる。
【００１４】
また、受光手段は、互いに異なる特性を複数有しており、異なる特性毎に反射光を受光するようになっている。さらに、特性毎に受光する反射光は、その少なくとも一部が測定対象物の同一部分に照射された光の反射光となっている。
【００１５】
このため、測定対象物の照射面の状態に関わらず、受光手段は特性毎に同一の光量の反射光を受光することとなる。このため、互いに異なる特性毎に距離を測定することによって、測定対象物の照射面の影響を排除することが可能となる。その結果、測定対象物の照射面の状態に影響されず、より高精度に距離を測定することができる。
【００１６】
本発明に係る距離測定装置では、上記照射手段を１つ有し、受光手段を複数有していることが好ましい。上記の構成によれば、１つの照射手段が照射した光を複数の受光手段にて受光することができる。また、複数の受光手段が各々異なる特性を１つ有するように構成すれば、各々の受光結果を考慮するだけで正確な距離を測定することができる。
【００１７】
また、例えば、照射手段を複数有し、受光手段を１つ有する構成とすることも可能である。しかしながら、この構成の場合、１つの受光手段にて反射光を受光するため、複数の照射手段が異なるタイミングで光を照射する必要がある。また、受光手段は、異なる照射手段からの光を受光する際に、それぞれ照射手段に対応した特性に基づいた距離を測定する必要がある。このため、照射手段および受光手段の制御や回路構成が複雑となる。
【００１８】
これに対して、上記の構成とすれば、より簡易な構成でより高精度に距離を測定することができる。
【００１９】
本発明に係る距離測定方法は、上記課題を解決するために、測定対象物に光を照射する照射工程と、該測定対象物からの反射光を受光する受光工程と、受光した反射光の光量に基づいて測定対象物までの距離を測定する距離測定工程とを有する距離測定方法において、上記受光工程では、受光した光量と測定対象物までの距離とが相関関係を示す、複数の特性毎に反射光を受光するとともに、該特性毎に受光する反射光は、その少なくとも一部が、測定対象物の同一部分から反射されるものであることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成によれば、測定対象物に対して光を照射して、その反射光を受光し、受光した反射光の光量に基づいて測定対象物までの距離を測定している。また、受光工程では、受光した光量と測定対象物までの距離とが相関関係を示す、複数の特性毎に反射光を受光している。さらに、受光工程では、特性毎に受光する反射光の少なくとも一部が、測定対象物の同一部分に照射された光の反射光となるように受光している。このため、測定対象物の照射面の状態に関わらず、特性毎に同一の光量の反射光を受光することとなる。
【００２１】
従って、互いに異なる特性毎に距離を測定することによって、測定対象物の照射面の影響を排除することが可能となる。その結果、測定対象物の照射面の状態に影響されず、より高精度に距離を測定することができる。
【００２２】
本発明に係る距離測定方法では、上記特性毎に、反射光の光量に基づいた値を出力する出力工程を有しており、上記距離測定工程は、特性毎の出力値の比を求めることにより測定対象物までの距離を測定することが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、受光した反射光の光量に基づいた値を特性毎に出力する。反射光の光量は、測定対象物の照射面の状態に応じて変化するため、出力値も照射面の状態に応じて変化する。しかしながら、測定対象物の同一部分に照射された光の反射光を受光していることから、特性毎の出力値の比を求めることにより、これら照射面の状態の影響を排除することができる。その結果、測定対象物の照射面の状態に影響されず、より高精度に距離を測定することができる。
【００２４】
本発明に係る画像読取装置は、上記課題を解決するために、原稿台上に載置された原稿の原稿面を露光する露光手段と、該原稿面からの読取用反射光を反射して偏向する反射偏向手段と、該偏向された読取用反射光を結像する結像手段と、結像された読取用反射光を受光する読取用受光手段とを備えた画像読取装置において、原稿面に光を照射する照射手段と、該原稿面からの測定用反射光を受光する測定用受光手段とを有し、該測定用受光手段が受光した測定用反射光の光量に基づいて、原稿面までの距離を測定する距離測定手段をさらに備え、上記測定用受光手段は、受光した光量と原稿面までの距離とが相関関係を示す特性を複数有しているとともに、特性毎に測定用反射光を受光するようになっており、該特性毎に受光する測定用反射光は、その少なくとも一部が、原稿面の同一部分に照射されるものであることを特徴としている。
【００２５】
上記の構成によれば、露光手段を用いて原稿台上に載置された原稿の原稿面を露光し、その読取用反射光を反射偏向手段により反射・偏向している。そして、結像手段にて読取用反射光を結像し、読取用受光手段が結像された読取用反射光を受光することによって原稿の画像を読み取っている。
【００２６】
また、照射手段が原稿面に光を照射し、その測定用反射光を測定用受光手段が受光することにより原稿面までの距離を測定している。測定用受光手段は、受光した光量と原稿面までの距離とが相関関係を示す特性を複数有している。この特性は、測定用受光手段が受光した測定用反射光の光量と、原稿面までの距離とがある一定の関係を有するものである。従って、この特性を利用すれば、測定用受光手段が受光した光量に基づいて原稿面までの距離を測定することができる。
【００２７】
また、測定用受光手段は、互いに異なる特性を複数有しており、異なる特性毎に測定用反射光を受光するようになっている。さらに、特性毎に受光する測定用反射光は、その少なくとも一部が、原稿面の同一部分に照射された光の反射光となっている。
【００２８】
このため、原稿面の照射面の状態に関わらず、測定用受光手段は同一の光量の測定用反射光を受光することとなる。このため、互いに異なる特性毎に距離を測定することによって、原稿面の照射面の影響を排除することが可能となる。その結果、原稿面の状態に影響されず、より高精度に距離を測定することができる。
【００２９】
従って、例えば、原稿面が原稿台から浮いた状態になっている場合であっても、原稿面までの距離を測定することができるため、高精度に画像読取を行う画像読取装置を得ることができる。
【００３０】
本発明に係る画像読取装置では、上記照射手段を１つ有し、測定用受光手段を複数有していることが好ましい。上記の構成によれば、１つの照射手段が照射した光を複数の測定用受光手段にて受光することができる。また、複数の測定用受光手段が各々異なる特性を１つ有する構成とすれば、各々の受光結果を考慮するだけで正確な距離を測定することができる。
【００３１】
また、例えば、照射手段を複数有し、測定用受光手段を１つ有する構成とすることも可能である。しかしながら、この構成の場合、１つの測定用受光手段にて測定用反射光を受光するため、複数の照射手段が異なるタイミングで光を照射する必要がある。また、受光手段は、異なる照射手段からの光を受光する際に、それぞれ照射手段に対応した特性に基づいた距離を測定する必要がある。このため、照射手段および測定用受光手段の制御や回路構成が複雑となる。
【００３２】
これに対して、上記の構成とすれば、より簡易な構成でより高精度に距離を測定することができる。その結果、高精度に画像読取を行う画像読取装置を得ることができる。
【００３３】
本発明に係る画像読取装置では、上記距離測定手段によって測定された距離に基づいて、読取用反射光の光路長を調整する光路長調整手段を備えていることが好ましい。上記の構成によれば、距離測定手段によって測定された距離に基づいて、読取用反射光の光路長を調整するため、原稿の種類や原稿の載置状態に関わらず常に一定の光路長に調整することができ、読取用反射光の焦点を常に合わせた状態で読取用受光手段に結像させることができる。すなわち、高精度に画像読取を行う画像読取装置を得ることができる。
【００３４】
本発明に係る画像読取装置では、上記測定用受光手段を複数有しているとともに、該複数の測定用受光手段の感度を校正する校正手段を有していることが好ましい。上記の構成によれば、測定用受光手段を複数有している場合であっても、校正手段によって、各測定用受光手段の感度を校正することができる。このため、各測定用受光手段の特性に差がある場合であっても精度よく距離を測定することが可能となる。また、画像読取装置を組み立てる際の精度に影響されることもない。その結果、高精度に画像読取を行う画像読取装置を得ることができる。
【００３５】
本発明に係る画像読取方法は、上記課題を解決するために、原稿台上に載置された原稿の原稿面を露光する露光工程と、該原稿面からの読取用反射光を反射して偏向する反射偏向工程と、該偏向された読取用反射光を結像する結像工程と、結像された読取用反射光を受光する読取用受光工程とを有する画像読取方法において、原稿面に光を照射する照射工程と、該原稿面からの測定用反射光を受光する測定用受光工程と、受光した測定用反射光の光量に基づいて、原稿面までの距離を測定する距離測定工程をさらに有し、上記測定用受光工程では、受光した光量と原稿面までの距離とが相関関係を示す、複数の特性毎に測定用反射光を受光するとともに、該特性毎に受光する測定用反射光は、その少なくとも一部が、原稿面の同一部分に照射されるものであることを特徴としている。
【００３６】
上記の構成によれば、原稿台上に載置された原稿の原稿面を露光し、その読取用反射光を反射・偏向している。そして、読取用反射光を結像し、結像された読取用反射光を受光することによって原稿の画像を読み取っている。また、原稿面に光を照射し、その測定用反射光を受光し、受光した測定用反射光の光量に基づいて原稿面までの距離を測定している。
【００３７】
また、測定用受光工程では、受光した光量と原稿面までの距離とが相関関係を示す、複数の特性毎に測定用反射光を受光している。さらに、この特性毎に受光する測定用反射光の少なくとも一部が、原稿面の同一部分に照射された光の反射光となるように、測定用反射光を受光している。このため、原稿面の状態に関わらず、特性毎に同一光量の反射光を受光することとなる。これにより、特性毎に距離を測定することによって、原稿面の影響を排除することが可能となり、より高精度に原稿面までの距離を測定することができる。その結果、画像読取をより高精度に行うことができる。
【００３８】
本発明に係る画像読取方法では、上記特性毎に、測定用反射光の光量に基づいた値を出力する出力工程を有しており、上記距離測定工程は、特性毎の出力値の比を求めることにより原稿面までの距離を測定することが好ましい。
【００３９】
上記の構成によれば、受光した測定用反射光の光量に基づいた値を特性毎に出力する。測定用反射光の光量は、原稿面の照射面の状態に応じて変化するため、出力値も照射面の状態に応じて変化する。しかしながら、特性毎に受光する測定用反射光の少なくとも一部が、原稿面の同一部分に照射された光の反射光であることから、特性毎の出力値の比を求めることにより、これら照射面の状態の影響を排除することができる。その結果、原稿面の照射面の状態に影響されず、画像読取をより高精度に行うことができる。
【００４０】
本発明に係る画像読取方法では、上記距離測定工程にて測定された距離に基づいて、読取用反射光の光路長を調整する光路長調整工程を有していることが好ましい。上記の構成によれば、距離測定工程にて測定された距離に基づいて、読取用反射光の光路長を調整することができる。このため、原稿の種類や原稿の載置状態に関わらず常に一定の光路長に調整することができ、読取用反射光の焦点を制御することができる。その結果、画像読取をより高精度に行うことができる。
【００４１】
本発明に係る画像読取方法では、上記測定用受光手段を複数有しており、該複数の測定用受光手段の感度を校正する校正工程を有することが好ましい。上記の構成によれば、測定用受光手段が有する特性の差や、組み立ての際の精度に影響されることを防止することができる。その結果、画像読取をより高精度に行うことができる。
【００４２】
本発明に係る画像読取方法では、上記出力工程は、照射工程にて原稿面に照射された光以外の光の光量に基づいた値を除去する除去工程を有することが好ましい。上記の構成によれば、出力する値は、照射工程にて原稿面に照射された光のみの光量に基づいた値とすることができる。
【００４３】
例えば、画像の読取を原稿台上のカバーを開けた状態で行う場合には、室内照明等の光をも受光してしまうことがある。また、カバーの開閉状態に関わらず、原稿を読み取るために露光する光をも受光してしまうことがある。これら照射工程にて原稿面に照射された光以外の光をも受光し、その光量に基づいて距離を測定した場合には、正確な距離を測定することができない。
【００４４】
これに対して、除去工程を有することにより、照射工程にて原稿面に照射された光以外の光による影響を排除することができるため、正確な距離を測定することが可能となる。その結果、画像読取をより高精度に行うことができる。
【００４５】
本発明に係る画像読取方法では、上記照射工程では光をパルス照射し、上記除去工程では、該パルス照射された光の周波数よりも低周波数の光の光量に基づいた値を除去することが好ましい。上記の構成によれば、照射工程では光をパルス照射することにより、室内照明や露光手段の光よりも高周波の光を照射することとなる。そして、除去工程では、照射工程にて照射されたパルス照射光の周波数よりも低周波の光の光量に基づいた値を除去する。これにより、不要な値を容易に除去することができる。その結果、簡易な回路構成で高精度に画像読取を行うことができる。
【００４６】
本発明に係る画像形成装置は、上記課題を解決するために、上記いずれかに記載の画像読取装置を備えている。上記の構成によれば、原稿台上に載置された原稿の原稿面の状態に関わらず、より高精度に画像形成を行うことができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明に係る距離測定装置は、以上のように、受光手段は、受光した光量と測定対象物までの距離とが相関関係を示す特性を複数有しているとともに、特性毎に反射光を受光するようになっており、該特性毎に受光する反射光は、その少なくとも一部が、測定対象物の同一部分に照射されるものである。また、本発明に係る距離測定方法は、以上のように、上記受光工程では、受光した光量と測定対象物までの距離とが相関関係を示す、複数の特性毎に反射光を受光するとともに、該特性毎に受光する反射光は、その少なくとも一部が、測定対象物の同一部分から反射されるものである。このため、測定対象物の照射面の状態に影響されず、より高精度に距離を測定することができるという効果を奏する。
【００４８】
本発明に係る画像読取装置は、以上のように、原稿面に光を照射する照射手段と、該原稿面からの測定用反射光を受光する測定用受光手段とを有し、該測定用受光手段が受光した測定用反射光の光量に基づいて、原稿面までの距離を測定する距離測定手段をさらに備え、上記測定用受光手段は、受光した光量と原稿面までの距離とが相関関係を示す特性を複数有しているとともに、特性毎に測定用反射光を受光するようになっており、該特性毎に受光する測定用反射光は、その少なくとも一部が、原稿面の同一部分に照射されるものである。また、本発明に係る画像読取方法は、以上のように、原稿面に光を照射する照射工程と、該原稿面からの測定用反射光を受光する測定用受光工程と、受光した測定用反射光の光量に基づいて、原稿面までの距離を測定する距離測定工程をさらに有し、上記測定用受光工程では、受光した光量と原稿面までの距離とが相関関係を示す、複数の特性毎に測定用反射光を受光するとともに、該特性毎に受光する測定用反射光は、その少なくとも一部が、原稿面の同一部分に照射されるものである。このため、画像読取をより高精度に行うことができるという効果を奏する。
【００４９】
本発明に係る画像形成装置は、以上のように、上記に記載の画像読取装置を備えているので、より高精度に画像形成を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
本発明の実施の一形態について図１ないし図１６に基づいて説明すると以下の通りである。図２は、本発明に係る距離測定装置の概略構成を示す平面図であり、図３は、距離測定装置の概略構成を示す断面図である。図２および図３に示すように、距離測定装置１は、発光ダイオード（照射手段）２と、フォトトランジスタ（受光手段）３・４とを備えている。
【００５１】
発光ダイオード２は、距離を測定するための対象物（測定対象物；以下、測定物という）に対して光を出射するものである。本実施の形態では、照射手段として発光ダイオード２を用いているがこれに限定されるものではなく、例えば、電球、あるいはＥＬ素子等を用いることもできる。
【００５２】
フォトトランジスタ３・４は、上記測定物に照射された光の反射光を受光するものである。フォトトランジスタ３・４は、受光した光の光量に基づいた値を出力するようになっている。また、本実施の形態に係る距離測定装置１は、２つのフォトトランジスタ３・４を有しており、これらフォトトランジスタ３・４は、互いに異なる光量変化特性を有している。光量変化特性とは、フォトトランジスタ３・４が受光した光量に基づいて出力する値と測定物までの距離との相関関係を示す特性である。この光量変化特性は、フォトトランジスタ３・４の視野エリアや光軸の方向によって決まる特性である。従って、２つのフォトトランジスタ３・４は、受光した光量が同じ場合であっても出力する値は異なる。また、本実施の形態では、受光手段としてフォトトランジスタ３・４を用いているがこれに限定されるものではなく、例えば、フォトダイオードあるいはＣｄＳ素子等を用いることができる。
【００５３】
本実施の形態に係る距離測定装置１は、プラスチックを型に流し込んでレンズ形状に形成したものであり、発光ダイオード２とフォトトランジスタ３・４とが一体化されている。ただし、距離測定装置１は、発光ダイオード２およびフォトトランジスタ３・４が一体化されているものに限定されず、個別に分離したものであってもよい。また、発光ダイオード２およびフォトトランジスタ３・４は、プラスチックを型に流し込んで形成するものに限定されるものではない。
【００５４】
本実施の形態に係る距離測定装置１の場合、発光ダイオード２およびフォトトランジスタ３・４は、互いに同一面上に並ぶように配置されている。また、２つのフォトトランジスタ３・４は隣接して配置されており、発光ダイオード２はこの２つのフォトトランジスタ３・４の群からある一定の距離をおいて配置されている。これにより、発光ダイオード２から照射された光の反射光は、２つのフォトトランジスタ３・４にて受光されるようになっている。ただし、発光ダイオード２およびフォトトランジスタ３・４の配置は、上記の配置に限定されるものではなく、各々のフォトトランジスタ３・４の光量変化特性に応じてその配置を決めればよい。例えば、発光ダイオード２およびフォトトランジスタ３・４を各々一定の角度を有するようにして配置することもできる。
【００５５】
なお、本発明では、発光ダイオード２から光を照射する際に、測定物上で光の焦点を合わせる必要はない。このため、発光ダイオード２は、測定物の照射面に対してある程度の照射面積を有するように光を出射している。
【００５６】
また、フォトトランジスタ３・４は、視野エリアと測定物の照射された光の照射エリアとが重なっている部分の反射光のみを受光するようになっている。視野エリアとは、フォトトランジスタ３・４が、反射光を受光できる範囲である。すなわち、フォトトランジスタ３・４は、光を受光する部分と照射エリアとが重なっている部分の反射光のみを受光するようになっている。本実施の形態では、２つのフォトトランジスタ３・４は、照射エリアと視野エリアとが一部重なっているとともに、各フォトトランジスタ３・４の視野エリア同士も一部重なるように配置されている。
【００５７】
ここで、発光ダイオード２の照射エリアとフォトトランジスタ３・４の視野エリアとの関係について図１、図４ないし図６を用いて具体的に説明する。図１は、本実施の形態に係る距離測定装置１における発光ダイオード２の光照射エリアおよびフォトトランジスタ３・４の視野エリアを示す模式図である。図１に示すＸ１およびＸ２は、距離を測定するための測定物の位置である。図４ないし図６は、測定物がＸ１またはＸ２の位置にある場合の、光照射エリアと視野エリアとを示す模式図である。
【００５８】
図１、図４および図５に示すように、測定物がＸ１の位置にある場合には、発光ダイオード２から照射された光は、測定物のｄ１の部分に照射される。従って、ｄ１が照射エリアである。この場合のフォトトランジスタ３の視野エリアはｄ２である。従って、フォトトランジスタ３は、ｄ１とｄ２とが重なる部分の反射光を受光する。また、この場合のフォトトランジスタ４の視野エリアはｄ３である。従って、フォトトランジスタ４は、ｄ１とｄ３とが重なる部分の反射光を受光する。従って、フォトトランジスタ３およびフォトトランジスタ４は、ｄ１とｄ３とが重なる部分の反射光（すなわち、測定物の同一部分に照射された光の反射光）を受光している。
【００５９】
一方、図１および図６に示すように、測定物がＸ２の位置にある場合には、発光ダイオード２から照射された光は、測定物のｄ４の部分に照射される。従って、ｄ４が照射エリアである。この場合のフォトトランジスタ３の視野エリアはｄ５であり、フォトトランジスタ４の視野エリアはｄ６である。従って、フォトトランジスタ３は、ｄ４とｄ５とが重なる部分の反射光を受光し、フォトトランジスタ４は、ｄ４とｄ６とが重なる部分の反射光を受光する。また、フォトトランジスタ３およびフォトトランジスタ４は、ｄ４とｄ６とが重なる部分の反射光（すなわち、測定物の同一部分に照射された光の反射光）を受光している。
【００６０】
図５および図６に示すように、測定物までの距離が異なる場合には、測定物の照射面における照射面積や各フォトトランジスタ３・４の視野エリアも異なる。すなわち、測定物までの距離が大きくなるほどこれら照射面積および視野エリアも大きくなる。一方、測定物からフォトトランジスタ３・４の位置に到達する反射光の照度は距離に応じて低下する。このため、図７に示すように、測定物までの距離の増加に応じて、フォトトランジスタ３・４の視野エリアの重なる部分が増加し、フォトトランジスタ３・４の出力は増加する。そして、フォトトランジスタ３・４の出力は、ある距離でピークに達する。ピークの点よりも距離が大きくなると、距離の増加に応じて反射光の照度が低下し、フォトトランジスタ３・４の出力が減少する。このような特性によって、フォトトランジスタ３・４の出力から距離を求めることが可能となる。しかしながら、測定物の照射エリアの反射率が異なると、同じ距離であってもフォトトランジスタ３・４に到達する反射光の照度が変化し、正確な距離の測定が困難となってしまう。
【００６１】
このため、本発明では、２つのフォトトランジスタ３・４にて受光した反射光量に基づいて出力された値の比を求めることにより距離を測定している。また、上述のように、各フォトトランジスタ３・４は、測定物の同一場所に照射された光の反射光を受光している。このため、測定物の照射面（反射面）の状態による影響を排除して測定物までの距離を正確に測定することができる。
【００６２】
上記のようにして各フォトトランジスタ３・４にて受光した反射光量を用いて、距離測定装置１と測定物との距離を測定する方法について以下に説明する。
【００６３】
図７は、フォトトランジスタ３・４の光量変化特性を示すグラフである。図７に示すように、各フォトトランジスタ３・４は、受光した光量に基づく出力値と測定物までの距離とが一定の関係を有している。各光量変化特性は、距離測定装置１と測定物までの距離が小さい場合には出力値が上昇し、ある距離でピークとなった後に出力値が減少している。
【００６４】
なお、距離測定装置１と測定物との距離が近い場合と遠い場合とで同じ出力値を有する場合がある。このため、測定物が近い位置にある場合には出力値が上昇してピークとなる前の特性を利用して距離を測定する。一方、測定物が遠い位置にある場合には出力値がピークを超えて減少する特定を利用して距離を測定する。説明の便宜上、近距離を測定するための光量変化特性を「フロント側特性」と称し、遠距離を測定するための光量変化特性を「リア側特性」と称する。
【００６５】
ここで、測定物の照射面の反射率をα、距離測定装置と測定面との距離をＸ、発光ダイオード２を駆動するための電流値をＩ０、フォトトランジスタ３におけるフロント側特性（またはリア側特性）の勾配をＡ１、フォトトランジスタ４におけるフロント側特性（またはリア側特性）の勾配をＡ２、フォトトランジスタ３の出力値をＰ１、フォトトランジスタ４の出力値をＰ２とすると、Ｐ１およびＰ２は以下の式（１）および（２）
Ｐ１＝Ｉ０＊α（Ａ１＊Ｘ＋Ｂ１）  …（１）
Ｐ２＝Ｉ０＊α（Ａ２＊Ｘ＋Ｂ２）  …（２）
但し：Ｂ１、Ｂ２は定数
にて表される。
【００６６】
これらＰ１およびＰ２の比を求めると、
Ｐ１／Ｐ２＝（Ａ１＊Ｘ＋Ｂ１）／（Ａ２＊Ｘ＋Ｂ２）  …（３）
となる。
【００６７】
すなわち、式（３）は反射率αおよび電流値Ｉ０に依存しない式となる。これは、各フォトトランジスタ３・４が、測定物の同一部分に照射された光の反射光を受光しているためである。もし、各フォトトランジスタ３・４が、測定物の異なる面に照射された光のみを受光している場合には、上記式（１）および（２）における反射率が異なるため、式（３）は互いの反射率のパラメータに依存した式となる。この場合、反射面の状態によって反射光の光量が変化し、正確な距離を測定することができない。すなわち、本発明では、各フォトトランジスタ３・４が、測定物の同一部分に照射された光の反射光を受光する構成とし、各フォトトランジスタ３・４の出力値の比を求めることによって、測定物の反射面の状態に関わらず正確な距離を測定することができる。
【００６８】
なお、上記反射率αは、照射された光の照射面（反射面）における反射率を示しており、測定物の照射面の状態によって変化する値である。また、上記Ａ１およびＡ２は、測定物が距離測定装置１に対して近距離に配置されているか、または遠距離に配置されているかに応じて、使用する光量変化特性をフロント側特性またはリア側特性のいずれかとすればよい。
【００６９】
上記距離の測定方法についてより具体的な数値を用いて説明する。図８は、図７の光量変化特性において、Ａ１が−０．０４２９、Ａ２が−０．０２８６、Ｂ１およびＢ２が１．２７１４である場合を示すグラフである。また、各フォトトランジスタ３・４の光量変化特性が図８に示す場合に、Ｘ、Ｉ０、Ｐ１、Ｐ２およびＰ１／Ｐ２の値を図９に示す。
【００７０】
図９に示すように、電流値Ｉ０の値が異なる場合には距離Ｘが同じ場合であっても、発光ダイオード２から出射される光の光量が異なる。このため、各フォトトランジスタ３・４からの出力値Ｐ１およびＰ２は、発光ダイオード２の発光量によって異なる。しかしながら、上述のようにＰ１／Ｐ２はＩ０の値に依存しないため、距離Ｘが同じ場合にはＰ１／Ｐ２は常に一定の値であることが分かる。
【００７１】
また、距離Ｘが異なる場合には電流値Ｉ０の値が同じ場合であっても、測定物からの反射光量が異なる。このため、各フォトトランジスタ３・４からの出力値Ｐ１およびＰ２は、距離Ｘによって異なる。しかしながら、上述のようにＰ１／Ｐ２は反射率αに依存しないため、反射光量がいかなる場合であってもＰ１／Ｐ２は常に一定の値である。従って、Ｐ１／Ｐ２を求めることにより距離を測定することが可能となる。
【００７２】
図１０は図９に示す算出結果をプロットしたグラフである。図１０に示すように、反射面の状態や反射光量の大小に関わらず、Ｐ１／Ｐ２は一定の曲線を描く。すなわち、距離に応じてＰ１／Ｐ２の値は常に一定となっている。このため、Ｐ１／Ｐ２の値を求めるだけで、測定物の反射率に影響されずに容易かつ高精度に距離を測定することができる。
【００７３】
なお、本発明の距離測定方法は、発光ダイオード２を駆動するための電流値Ｉ０に依存しないため、発光ダイオード２の駆動電流を高精度に制御する必要がない。また、フォトトランジスタ３・４は、測定物の照射範囲とフォトトランジスタ３・４の視野エリアとが重なる部分の反射光量を受光しているため、発光ダイオード２から測定物に光を照射する際に、測定物の照射面上の焦点制御を行う必要もない。その結果、発光ダイオード２の制御を簡便に行うことができ、容易に距離を測定することが可能となる。
【００７４】
なお、上記フォトトランジスタ３・４では、測定物の同一部分に照射された光の反射光の一部を各々受光するようになっている。フォトトランジスタ３・４の視野エリアが重なる部分が大きい程、反射率の影響を低減することができる。また、各フォトトランジスタ３・４にて受光する光の全てが、測定物の同一部分に照射された光の反射光であってもよい。この場合であっても、各フォトトランジスタ３・４の光量変化特性が異なるため、Ｐ１／Ｐ２の値を求めることにより、距離を測定することが可能となる。
【００７５】
また、上記距離測定装置１では、発光ダイオードを１つ有しフォトトランジスタを２つ有する構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、距離測定装置が、照射手段としての発光ダイオードを２つ有し、受光手段としてのフォトトランジスタを１つ有する構成であってもよい。この構成を図１１に示す。
【００７６】
この場合、フォトトランジスタ５としては、２つの光量変化特性を有するものを用いる。また、２つの発光ダイオード６・７は、互いに発光と非発光とを繰り返すものを用いる。これら発光ダイオード６・７は、一方の発光ダイオードが発光状態にある場合に、他方の発光ダイオードが非発光状態となるようにする。すなわち、２つの発光ダイオード６・７は、時分割で発光するようになっている。
【００７７】
フォトトランジスタ５は、発光ダイオード６・７の発光・非発光の切り替えと同期して、用いる光量変化特性を切り替える。すなわち、一方の発光ダイオードからの光を受光する際には一方の光量変化特性を示し、他方の発光ダイオードからの光を受光する際には他方の光量変化特性を示す。
【００７８】
また、発光ダイオード６・７からの出射された光が測定物に照射される部分とフォトトランジスタ５の視野エリアとの関係は、図１１に示すようになっている。この場合においても、上記距離測定装置１を用いて距離を測定する場合と同様に距離を測定することができる。具体的には、フォトトランジスタ５は、ある光量変化特性にて、まず一方の発光ダイオードの照射エリアと視野エリアとが重なる部分の光を受光し、その後、異なる光量変化特性にて、他方の発光ダイオードの照射エリアと視野エリアとが重なる部分の光を受光する。そして、異なる光量変化特性から得られた出力値の比を求めることにより距離を測定することができる。
【００７９】
次に、本発明の画像読取装置および画像形成装置について図１２ないし図１７に基づいて説明する。本発明の画像読取装置は、例えば、複写機やプリンター等の画像形成装置、あるいはファクシミリ装置等に用いることができるが、これらに限定されるものではない。本実施の形態では、一例として画像形成装置であるデジタルカラー複写機に備えられた画像読取装置について説明する。図１２は、本発明の画像読取装置を備えたデジタルカラー複写機の概略構成を示す断面図である。
【００８０】
図１２に示すように、デジタルカラー複写機１００は、原稿台１１１、両面自動原稿送り装置１１２、画像読取部（画像読取装置）１１０、画像形成部２１０、給紙部２１１、排紙部２２９を有している。
【００８１】
原稿台１１１は、画像形成に係る原稿を載置するための台であり、デジタルカラー複写機１００の本体の上面に設けられている。両面自動原稿送り装置（ＲＡＤＦ；Reversing Automatic Document Feeder）１１２は、原稿台１１１の所定位置に原稿を搬送するものである。両面自動原稿送り装置１１２は、原稿台１１１の上面に装着されており、原稿台１１１の上面に対して所定の位置関係となるように、原稿台１１１に対して開閉可能な状態で支持されている。
【００８２】
両面自動原稿送り装置１１２は、まず、原稿の一方の面が原稿台１１１の所定位置において画像読取部１１０に対向するように原稿を搬送し、この一方の面についての画像読み取りが終了した後に、他方の面が原稿台１１１の所定位置において画像読取部１１０に対向する方に原稿を搬送するようになっている。すなわち、両面自動原稿送り装置１１２は、原稿の片面のみあるいは両面の画像を読み取ることができるように原稿を搬送し、１枚の原稿についての画像読み取りが終了した後に、この原稿を排出し、次の原稿についての読み取り搬送動作を実行するようになっている。これら原稿の搬送および表裏反転の動作は、画像形成装置１全体の動作に関連して制御される。
【００８３】
画像読取部１１０は、原稿台１１１上に載置された原稿の画像を読み取るものであり、原稿台１１１の下方に配置されている。画像読取部１１０は、原稿走査体１１７と、光学レンズ（結像手段）１１５と、ＣＣＤラインセンサ（読取用受光手段）１１６と、光路長調整部（光路長調整手段）１１８と、距離測定部（距離測定手段）１１９とを有している。原稿走査体１１７は、原稿の画像表面（原稿面）を露光し、原稿からの反射光像を光路長調整部１１８に向けて偏向する。光路長調整部１１８にて光路を調整した後に、反射光像は光学レンズ１１５にて縮小され、ＣＣＤラインセンサ１１６に結像される。ＣＣＤラインセンサ１１６にて原稿画像情報を電気信号に変換した後に、この原稿画像情報は図示しない画像処理部に転送されて所定の画像データ処理が施されるようになっている。なお、原稿は、両面自動原稿送り装置１１２より原稿台１１１上に搬送されたものであってもよく、原稿台１１１上に直接載置されたものであってもよい。画像読取部１１０の詳細については後述する。
【００８４】
給紙部２１１は、用紙トレイ２３３、給紙ローラ２３４、レジストローラ２１２等から構成されており、用紙トレイ２３３内に積載収容されている用紙（記録媒体）Ｐを１枚ずつ分離して画像形成部２１０に供給するものである。１枚ずつ分離供給された用紙Ｐは、用紙トレイ２３３と画像形成部２１０との間に配置された一対のレジストローラ２１２によってタイミングが制御されて画像形成部２１０に搬送されるようになっている。用紙Ｐの両面に画像を形成する、いわゆる両面画像形成モード時には、一方の面に画像が形成された用紙Ｐは、画像形成部２１０にて他方の面に画像を形成するタイミングに合わせて、画像形成部２１０に再度搬送されるようになっている。
【００８５】
本実施の形態におけるデジタルカラー複写機１００では、用紙Ｐとしてカットシート状の紙が使用される。この用紙Ｐは、用紙トレイ２３３から送り出され、給紙部２１１の給紙搬送経路にあるガイド内に供給されると、用紙Ｐの先端部分がセンサ（図示せず）にて検知される。そして、用紙Ｐは、このセンサから出力される検知信号に基づいて、一対のレジストローラ２１２により一旦停止するとともに、画像形成のタイミングに合わせて画像形成部２１０に搬送されるようになっている。
【００８６】
画像形成部２１０は、画像読取部１１０にて画像情報が読み取られた後に、画像処理部にて画像データ処理が施された原稿画像情報に基づいて、用紙Ｐに画像を形成するものである。画像形成部２１０は、転写搬送ベルト機構２１３、定着部２１７、画像形成ステーション２２８、レーザビームスキャナユニット２２７を有している。
【００８７】
転写搬送ベルト機構２１３は、駆動ローラ２１４と、従動ローラ２１５と、この駆動ローラ２１４および従動ローラ２１５の間に略平行に伸びるように張架された転写搬送ベルト（転写担持体）２１６とを有している。転写搬送ベルト２１６は、駆動ローラ２１４の回転に伴い、図２にて矢印Ｚで示す方向に摩擦駆動するようになっている。給紙部２１１を通じて供給された用紙Ｐは、画像形成のタイミングに合わせて転写搬送ベルト２１６上に送られ、静電吸着によって転写搬送ベルト２１６に把持された状態で画像形成ステーション２２８へと搬送されるようになっている。
【００８８】
画像形成ステーション２２８は、原稿の画像情報に対応したトナー像を用紙Ｐ上に再現するものである。画像形成ステーション２２８は、黒色成分に対応する第１画像形成ステーション２２８ａ、シアン色成分に対応する第２画像形成ステーション２２８ｂ、マゼンタ色成分に対応する第３画像形成ステーション２２８ｃ、およびイエロー色成分に対応する第４画像形成ステーション２２８ｄから構成されている。各画像形成ステーション２２８ａ・２２８ｂ・２２８ｃ・２２８ｄは、転写搬送ベルト２１６の上方に、転写搬送ベルト２１６に近接するようにして、用紙搬送経路上流側から順に並設されている。
【００８９】
各画像形成ステーション２２８ａ〜２２８ｄは、実質的に同一の構成を有している。各画像形成ステーション２２８ａ〜２２８ｄは、図２に示す矢印Ｆ方向に回転駆動される感光体ドラム２２２ａ・２２２ｂ・２２２ｃ・２２２ｄをそれぞれ有している。各感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄの周辺には、感光体ドラムをそれぞれ一様に帯電する帯電器２２３ａ・２２３ｂ・２２３ｃ・２２３ｄと、感光体ドラム上に形成された静電潜像をそれぞれ現像する現像装置２２４ａ・２２４ｂ・２２４ｃ・２２４ｄと、現像された感光体ドラム上のトナー像を用紙Ｐへ転写する転写用電極として機能する転写ローラ２２５ａ・２２５ｂ・２２５ｃ・２２５ｄと、感光体ドラム上に残留するトナーを除去するクリーニング装置２２６ａ・２２６ｂ・２２６ｃ・２２６ｄとが、感光体ドラムの回転方向に沿って順次配置されている。
【００９０】
レーザビームスキャナユニット２２７は、画像情報に基づいて感光体ドラム２２２に静電潜像を書き込むものである。レーザビームスキャナユニット２２７は、黒色成分に対応する第１レーザビームスキャナユニット２２７ａ、シアン色成分に対応する第２レーザビームスキャナユニット２２７ｂ、マゼンタ色成分に対応する第３レーザビームスキャナユニット２２７ｃ、およびイエロー成分に対応する第４レーザビームスキャナユニット２２７ｄから構成されている。
【００９１】
各レーザビームスキャナユニット２２７ａ〜２２７ｄは、各感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄの上方に設けられており、実質的に同一の構成を有している。各レーザビームスキャナユニット２２７ａ〜２２７ｄは、画像データに応じて変調されたドット光を発する半導体レーザ素子（図示せず）、半導体レーザ素子からのレーザビームを主走査方向に偏向させるためのポリゴンミラー（偏向装置）２４０ａ・２４０ｂ・２４０ｃ・２４０ｄ、ポリゴンミラー２４０ａ〜２４０ｄにより偏向されたレーザビームを感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄ表面に結像させるためのｆθレンズ２４１ａ・２４１ｂ・２４１ｃ・２４１ｄ、ミラー２４２ａ・２４２ｂ・２４２ｃ・２４２ｄ、ミラー２４３ａ・２４３ｂ・２４３ｃ・２４３ｄなどから構成されている。
【００９２】
レーザビームスキャナユニット２２７ａには、カラー原稿画像の黒色成分像に対応する画素信号が入力され、レーザビームスキャナユニット２２７ｂには、カラー原稿画像のシアン色成分像に対応する画素信号が入力され、レーザビームスキャナユニット２２７ｃには、カラー原稿画像のマゼンタ色成分像に対応する画素信号が入力され、レーザビームスキャナユニット２２７ｄには、カラー原稿画像のイエロー色成分像に対応する画素信号が入力される。
【００９３】
各レーザビームスキャナユニット２２７ａ〜２２７ｄは、入力した画素信号に応じたレーザビームを出射し、感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄ表面に結蔵させる。そして、レーザビームを走査して露光することにより、感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄへの光書き込みを行う。
【００９４】
これにより、色変換された原稿画像情報に対応する静電潜像が、各感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄ上に形成される。そして、現像装置２２４ａには黒色のトナーが、現像装置２２４ｂにはシアン色のトナーが、現像装置２２４ｃにはマゼンタ色のトナーが、現像装置２２４ｄにはイエロー色のトナーがそれぞれ収容されており、感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄ上の静電潜像は、これら各色のトナーにより現像される。これにより、画像形成部２１０にて色変換された原稿画像情報が各色のトナー像として再現される。
【００９５】
なお、レジストローラ２１２と第１画像形成ステーション２２８ａとの間には、用紙吸着用帯電器２３０が設けられている。この用紙吸着用帯電器２３０は、転写搬送ベルト２１６の表面を帯電させるものである。給紙部２１６から供給された用紙Ｐは、表面が帯電された転写搬送ベルト２１６上に確実に静電吸着された状態で第１画像形成ステーション２２８ａから第４画像形成ステーション２２８ｄまでの間をずれることなく搬送される。
【００９６】
そして、各画像形成ステーション２２８ａ〜２２８ｄにて、感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄ上に現像されたトナー像が用紙Ｐに転写される。すなわち、各画像形成ステーション２２８ａ〜２２８ｄにおいて各色のトナー像がそれぞれ形成され、転写搬送ベルト２１６上に静電吸着にて搬送される用紙Ｐに重ね合わされる。
【００９７】
また、第４画像形成ステーション２２８ｄと定着部２１７との間には、除電器２３１が設けられている。除電器２３１には、転写搬送ベルト２１６上に静電吸着されている用紙Ｐを転写搬送ベルト２１６から分離するための交流電流が印加されている。すなわち、全画像形成ステーション２２８ａ〜２２８ｄによる画像の転写が完了した用紙Ｐは、その先端部分より順に、転写搬送ベルト２１６から剥離され、定着部２１７へと搬送されるようになっている。
【００９８】
定着部２１７は、用紙Ｐ上に転写形成されたトナー像を用紙Ｐ上に定着させるものである。定着部２１７は、用紙搬送路における転写搬送ベルト機構２１３の下流側に配置されており、一対の定着ローラ２５０・２５１を有している。用紙Ｐが定着ローラ２５０・２５１間におけるニップ部を通過することによって、用紙Ｐ上にトナー像が定着される。そして用紙Ｐは、定着ローラから剥離された後に、排紙部２２９へと搬送される。
【００９９】
排紙部２２９は、画像形成が完了した用紙Ｐをデジタルカラー複写機１００外部へと排出するものである。排紙部２２９は、搬送方向切り換えゲート２１８、排出ローラ２１９、排紙トレイ２２０を有している。定着部２１７から搬送された用紙Ｐは、搬送方向切り換えゲート２１８を経て、排出ローラ２１９によって搬送され、用紙排出口（図示せず）からデジタルカラー複写機１００本体の外壁に取り付けられている排紙トレイ２２０上へと排出される。
【０１００】
搬送方向切り換えゲート２１８は、トナー像定着後の用紙Ｐの搬送経路を切り換えるものであり、排紙トレイ２２０へ用紙Ｐを排出する経路と、画像形成部２１０に向かって用紙Ｐを再供給する経路とを選択的に切り換えるようになっている。両面画像形成モードでは、用紙Ｐの一方の面に画像が形成された後、用紙Ｐは搬送方向切り換えゲート２１８にて再び画像形成部２１０に向かうように搬送方向が切り換えられ、スイッチバック搬送経路２２１を介して表裏反転された後、画像形成部２１０へと再度供給される。片面画像形成モードでは、用紙Ｐの片面に画像が形成された後、そのまま搬送方向切り換えゲート２１８を経て、排出ローラ２１９によってデジタルカラー複写機１００本体の外壁に取り付けられている排紙トレイ２２０上に排出される。
【０１０１】
なお、上述の説明では、レーザビームスキャナユニット２２７ａ〜２２７ｄによって、レーザビームを走査して露光することにより、感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄへの光書き込みを行うようになっている。ただし、本発明は、感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄへの光書き込みを行う手段として、上記レーザビームスキャナユニット２２７ａ〜２２７ｄの代わりに、発光ダイオードアレイと結像レンズアレイ等とからなる固定走査書込み光学系（ＬＥＤヘッド）を用いることもできる。ＬＥＤヘッドは、レーザビームスキャナユニットに比べて、サイズが小さく、また可動部分がないため無音である。このため、複数個の光書込みユニットを必要とするタンデム方式のデジタルカラー複写機等の画像形成装置では、好適に用いることができる。
【０１０２】
なお、デジタルカラー複写機１００は、一連の動作を制御する制御部（図示せず）を備えている。上記の画像読み取りや、画像処理、画像形成に関する動作は、制御部によって制御されている。また、後述する画像を読み取る際の光路長調整（すなわち、焦点調整）に関する動作についても制御部によって制御されている。
【０１０３】
次に、本実施の形態に係る画像読取部１１０について詳細に説明する。上述のように、画像読取部１１０は、原稿走査体１１７と、光学レンズ１１５と、ＣＣＤラインセンサ１１６と、距離測定部（距離測定手段）１１９とを有している。
【０１０４】
原稿走査体１１７は、第１走査ユニット１１３と第２走査ユニット１１４とから構成されている。第１走査ユニット１１３は、原稿の画像表面（原稿面）を露光する露光ランプ（露光手段）１２０と、原稿からの反射光像を所定の方向に向かって偏向する第１ミラー１２１とを有している。第１走査ユニット１１３は、原稿台１１１の下面に対して一定の距離を保ちながら所定の走査速度で平行に往復運動するようになっている。第２走査ユニット１１４は、第１走査ユニット１１３の第１ミラー１２１により偏向された原稿からの反射光像を、さらに所定の方向（ＣＣＤラインセンサ１１６が設けられている方向）に向かって偏向するための第２ミラー１２２および第３ミラー（反射偏向手段）１２３を有している。第２走査ユニット１１４は、第１走査ユニット１１３に対して一定の速度関係を保ちながら平行に往復運動するようになっている。
【０１０５】
第２走査ユニット１１４の第３ミラー１２３によって偏向された原稿からの反射光像は光学レンズ１１５へと送られる。光学レンズ１１５は、反射光像を縮小し、縮小した光像をＣＣＤラインセンサ１１６上の受光面に結像させるものである。
【０１０６】
ＣＣＤラインセンサ１１６は、光学変換素子であり、光学レンズ１１５によって結像された光像を順次光学変換し、電気信号として出力するものである。ＣＣＤラインセンサ１１６は、白黒画像またはカラー画像を読み取り、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分に色分解されたラインデータを出力することのできる、いわゆる３ラインのカラーＣＣＤであることが好ましい。
【０１０７】
距離測定部１１９は、原稿台１１１からの原稿面の距離を測定するものであり、上述の距離測定装置１と同様の構成を有している。すなわち、距離測定部１１９は、発光ダイオード（照射手段）２と、２つのフォトトランジスタ（測定用受光手段）３・４とを備えている。また、距離測定部１１９は、原稿台１１１との距離が予め所定の値となるように設けられている。従って、距離測定部１１９は、まず、発光ダイオード２から原稿面に光を照射して、その反射光（測定用反射光）を受光し、受光した反射光の光量に基づいて距離測定部１１９と原稿面との距離を測定する。そして、距離測定部１１９と原稿面との距離、および、距離測定部１１９と原稿台１１１との距離に基づいて、原稿台１１１と原稿面との距離を測定している。また、この測定結果に基づき、制御部が原稿面と光学レンズ１１５との距離を算出する。
【０１０８】
なお、原稿が綴じ代を有する書籍であったり、撓んだ状態の原稿であったりした場合には、これら綴じ代や撓み部分が原稿台１１１から浮いた状態となっているため、綴じ代や撓み部分を読み取る際に原稿面からＣＣＤラインセンサ１１６までの光路長が設定値よりも長くなってしまう。この場合、ＣＣＤラインセンサ１１６上での光学系の焦点が合わなくなり、読み取り画像が不鮮明になってしまう。
【０１０９】
このため、本発明のデジタルカラー複写機１００は、距離測定部１１９にて測定した距離に基づいて原稿からの反射光像の光学的な距離（光路長）を調整するようになっていることが好ましい。光路長の調整は、例えば、第１走査ユニット１１３および第２走査ユニット１１４を互いに相対的に移動させることによって行うこともでき、光路長を調整するための部材（光路長調整部）を新たに設けて行うこともできる。光路長を調整することにより、ＣＣＤラインセンサ１１６上の反射光像の焦点を制御することができる。
【０１１０】
本実施の形態では、光路長調整部１１８を新たに設けて反射光像の光路長を調整する構成について説明する。光路長調整部としては、光路長を調整することができるものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、空気とは屈折率の異なる液体や固体の物質を用いて形成されたものや、液晶材を用いて屈折率を変えるものを使用することができる。
【０１１１】
具体的な光路長調整部の構成を図１３ないし図１７に示す。図１３ないし図１７に示す光路長調整部１１８・１２６・１３０・１３１は、第３ミラー１２３と光学レンズ１１５との間の光路上に設けられている。すなわち、光路長調整部１１８は、第２走査ユニット１１４の第３ミラー１２３によって偏向された原稿からの反射光像の光学的な距離（光路長）を調整するようになっている。具体的には、光路長調整部１１８は、上記にて算出された原稿面と光学レンズ１１５との距離に基づいて、反射光像が常に一定の光路長となるように調整する。この場合、光路長調整部１１８にて光路長が調整された反射光像は、光学レンズ１１５へと送られ、その後ＣＣＤラインセンサ１１６上の受光面に結像されるようになっている。
【０１１２】
図１３ないし図１６に示す光路長調整部１１８・１３０・１３１は、容器内部に空気とは屈折率の異なる液体を有している。光路長調整部１１８・１３０・１３１に用いる液体は、反射光像を屈折させて光路長を調整することができる光透過性の物質であればよい。なお、本発明では、原稿が浮き上がった状態における光路長の調整を行うため、上記液体の屈折率は、空気とは異なるのみならず、空気と比べて高い屈折率であることが好ましい。上記液体としては、例えば、水、シリコーンオイル、四塩化炭素等を挙げることができる。
【０１１３】
また、光路長調整部１１８・１３０・１３１による光路長の調整は、反射光像を上記液体に透過させることにより行われる。このため、液体は脱気されていることが好ましい。液体を脱気しない場合には、液体内部に空気が溶存することとなる。この場合、温度変化や気圧変化により、液体内部に気泡が発生してしまう。液体内部に気泡が発生すると、反射光像を透過する際に、気泡の影響によって屈折率が変化してしまう。その結果、光路長調整部１１８・１３０・１３１の光学特性を劣化させてしまう、または光路長の調整を正確に行うことができないといった虞がある。これに対して、液体を脱気すれば気泡の発生を防止することができる。このため、常に正確な光路長の調整を行うことが可能となる。なお、液体を脱気する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、液体を減圧することにより行うことができる。
【０１１４】
光路長調整部１１８・１３０・１３１に用いる容器は、内部の液体に反射光像を透過させることによって光路長を調整することができるものであればよく、その形状等は限定されない。図１２および図１３に示す光路長調整部１１８は、直方体状または立方体状の容器内部に液体を有する構成である。すなわち、反射光像が入射する面１２４および液体透過後の反射光像が出射する面１２５が共に、反射光像が第３ミラー１２３から光学レンズ１１５に向かう際の光軸に対して垂直な面となっている。これにより、ＣＣＤラインセンサ１１６で受光する反射光像が光軸からずれることを防止することができる。また、光路長調整部は、上記面１２４が光軸方向に対して平行に移動可能となっている。これにより、反射光像が液体を透過する距離を変えることができる。これにより光路長を調整することができるようになっている。
【０１１５】
また、図１５に示す光路長調整部１３０は、光軸面を含む断面形状が連続的に厚みの異なる弓形形状の容器内部に液体を有する構成である。また、光路長調整部１３０は、揺動可能に支持されている。このため、光路長調整部１３０は、揺動することにより反射光像を透過させる部分を変えることができる。このように、光路長調整部１３０は、連続的に厚みが変化しているため、反射光像が光路長調整部１３０を透過する距離を変えることができる。これにより光路長を調整することができるようになっている。なお、光路長調整部１３０は、弓形形状の容器内部に液体を有する構成のみならず、光路長調整部１３０自体が固体からなる構成であってもよい。この場合、空気と異なる屈折率を有する光透過性の材質を用いて、上記連続的に厚みが変化する弓形形状に成形することにより光路長調整部１３０を得ることができる。
【０１１６】
また、図１６に示す光路長調整部１３１は、第１調整部１３２および第２調整部１３３を有しており、第１調整部１３２および第２調整部内部に液体を有する構成である。第１調整部１３２および第２調整部１３３は、共に光軸方向の厚みが連続的に変化するとともに、第１調整部１３２の厚みの変化率と第２調整部１３３の厚みの変化率とが同一となっている。また、第１調整部１３２の反射光像が入射する面１３４と、第２調整部１３３の反射光像が出射する面１３６とは光軸に対して垂直な面となっている。
【０１１７】
また、第１調整部１３２は、光軸に対して直角の方向に移動可能となっている。一方、第２調整部１３３は、光軸方向に移動可能となっている。すなわち、第１調整部１３２が上記方向に移動することにより、反射光像が透過する部分の厚みを適宜変えることが可能となり、所望の光路長となるように調整することができる。また、第２調整部１３３が光軸方向に移動することにより、第１調整部１３２を透過した反射光像の光路長を調整するとともに、確実にＣＣＤラインセンサ１１６に結像されるように光路を修正することができる。従って、原稿面と光学レンズ１１５との距離に応じて、第１調整部１３２および第２調整部１３３を移動させることにより、反射光像の光路長を調整することができる。
【０１１８】
なお、光路長調整部１３１は、第１調整部１３２および第２調整部１３３内部に液体を有する構成のみならず、第１調整部１３２および／または第２調整部１３３自体が固体からなる構成であってもよい。この場合、空気と異なる屈折率を有する光透過性の材質を用いて、上記連続的に厚みが変化する形状に成形することにより光路長調整部１３１を得ることができる。
【０１１９】
また、光路長調整部としては、上記構成の他に、図１７に示すように、容器内部に液晶材を有する構成であってもよい。図１７に示す光路長調整部１２６は、容器内部に液晶材を有しているとともに、液晶材に電圧を印加して、その屈折率を変化させるための可変電源１２７を有している。可変電源１２７は、光路長調整部１２６に接続されており、液晶材に可変電圧を印加することによって、液晶材の屈折率を変えることができるようになっている。液晶材の屈折率を適宜変更することにより、所望の光路長となるように反射光像の光路長を調整することができる。
【０１２０】
なお、光路長調整部１２６に用いる容器は、内部の液晶材に反射光像を透過させることによって光路長を調整することができるものであればよく、その形状等は限定されない。ただし、反射光像が入射する面１２８、および液晶材透過後の反射光像が出射する面１２９は共に、光軸に対して垂直な面であることが好ましい。
【０１２１】
次に、本実施の形態における画像読取方法について説明する。露光ランプ１２０が原稿の画像表面を露光した後、原稿からの反射光像が第１ミラー１２１によって偏向される。そして、反射光像は、第２ミラー１２２および第３ミラー１２３によって光路長調整部１１８・１２６・１３０・１３１に向けて偏向される。
【０１２２】
また、距離測定部１１９は、上述のように、発光ダイオードから原稿面に照射された光の反射光をフォトトランジスタにて受光し、受光した反射光の光量に基づいて原稿面と原稿台１１１との距離を測定する。測定結果は制御部に伝達され、制御部は測定結果に基づいて原稿面と光学レンズ１１５との距離を算出する。そして、制御部は、算出結果に基づいて、反射光像の光路長が一定となるように、各光路長調整部１１８・１２６・１３０・１３１を適宜制御する。
【０１２３】
第３ミラー１２３によって偏向された反射光像は、光路長調整部１１８・１２６・１３０・１３１を透過する。反射光像は、光路長調整部１１８・１２６・１３０・１３１によって光路長が調整された後に、光学レンズ１１５を透過する。光学レンズ１１５は、反射光像を縮小してＣＣＤラインセンサ１１６の受光面に結像させる。ＣＣＤラインセンサ１１６が、反射光像を電気信号として出力することによって原稿の画像が読み取られる。
【０１２４】
なお、上記画像読取部１１０では、予め距離測定部１１９のフォトトランジスタ３・４の感度を校正しておくことが好ましい。各フォトトランジスタ３・４の感度を校正しておくことにより、各フォトトランジスタ３・４における光量変化特性の差や、画像読取部１１０の組み立て精度によって、距離測定を高精度に行うことができる。感度の校正は、例えば、ＣＣＤラインセンサ１１６の光量補正に用いる基準板（校正手段）を用いて行うことができる。この場合、フォトトランジスタ３・４が、基準板から反射された光を受光し、基準板までの距離を測定する。そして、測定結果を調整することによって各フォトトランジスタ３・４の感度を校正することができる。
【０１２５】
また、上記画像読取部１１０では、距離測定部１１９が、発光ダイオード２から出射された光以外の光（以下、迷光と称する）の光量に基づいた値を除去することが好ましい。例えば、書籍等の原稿の画像を読み取る際に、両面自動原稿送り装置１１２を開けた状態で読み取る場合がある。この場合、室内照明等の光が画像読取装置の距離測定部１１９に侵入することがある。また、両面自動原稿送り装置１１２の開閉状態に関わらず、原稿を読み取る際に露光手段から露光された光が距離測定部１１９に侵入することがある。フォトトランジスタ３・４がこれら迷光をも受光した場合には、原稿面からの反射光のみ受光した場合と光量が異なるため、測定した距離に誤差が生じてしまい、正確な距離を測定することが困難になってしまう。
【０１２６】
そこで、フォトトランジスタ３・４が、上記迷光に基づく出力値を除去することによって、原稿面からの反射光の光量に基づく値のみを出力するようにすれば、正確な距離を測定することができる。
【０１２７】
上記迷光に基づく出力値の除去は、例えば、以下のようにして行うことができる。まず、室内照明の光の周波数や露光ランプからの光の周波数よりも高い周波数で発光ダイオード２をパルス発光させる。そして、フォトトランジスタ３・４が受光した光量に基づいた値を出力する際に、発光ダイオード２のパルス発光の周波数よりも低周波数の光に基づいた出力値を除去する。これにより、発光ダイオード２から原稿面に出射された光の反射光のみに基づいた出力値とすることができる。
【０１２８】
なお、本発明の画像読取装置は、距離測定部１１９を１つ設けた構成のみならず、複数設けた構成としてもよい。この場合、制御部は、各距離測定部１１９の測定結果に基づいて原稿面と光学レンズ１１５との距離を算出し、光路長を調整することができる。このため、より高精度に焦点制御を行うことが可能となる。
【０１２９】
また、本発明は、照射手段により反射面に光を投光し、その反射光を受光手段で受光し、距離に応じて変化する受光量により距離を検知する距離測定装置であって、第１の光量変化特性と、第２の光量変化特性とを有し、第１の光量変化特性の受光結果と第２の光量変化特性の受光結果により反射面の影響を補正する距離測定装置と表現することもできる。また、第１の光量変化特性の受光結果に寄与する反射面と第２の光量変化特性の受光結果に寄与する反射面とが（少なくとも一部が）オーバーラップしているものである。さらに、第１の光量変化特性の受光結果である第１の出力Ｐ１で、第２の光量変化特性の受光結果である第２の出力Ｐ２を除することにより反射面の影響を補正している。これにより、反射面の影響を除去することが可能となる。
【０１３０】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
以上のように、本発明に係る距離測定装置を用いることによって、高精度に距離を測定することができる。それゆえ、本発明に係る距離測定装置は、複写機やファクシミリ装置等の画像読取装置や画像形成装置といった距離を測定する種々の装置に好適に用いることができる。従って、本発明は、距離測定装置や、画像読取装置や、画像形成装置に関する産業分野を始めとして、各種の電子・電気機器やその部品を製造する産業分野に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の実施の一形態における距離測定装置の光照射エリアおよび視野エリアを示す模式図である。
【図２】本発明の実施の一形態における距離測定装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の一形態における距離測定装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の一形態における光照射エリアと視野エリアとを示す模式図である。
【図５】本発明の実施の一形態における光照射エリアと視野エリアとを示す模式図である。
【図６】本発明の実施の一形態における光照射エリアと視野エリアとを示す模式図である。
【図７】本発明の実施の一形態におけるフォトトランジスタの光量変化特性を示すグラフである。
【図８】本発明の実施の一形態におけるフォトトランジスタの光量変化特性を示すグラフである。
【図９】図８におけるＸ、Ｉ０、Ｐ１、Ｐ２およびＰ１／Ｐ２の値を示す表である。
【図１０】図９に示す算出結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の一形態における図１と異なる距離測定装置の光照射エリアおよび視野エリアを示す模式図である。
【図１２】本発明の実施の一形態における画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の一形態における画像読取装置の概略構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の一形態における画像読取装置の概略構成を示す平面図である。
【図１５】本発明の実施の一形態における画像読取装置の概略構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の一形態における画像読取装置の概略構成を示す平面図である。
【図１７】本発明の実施の一形態における画像読取装置の概略構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１    距離測定装置
２・６・７    発光ダイオード（照射手段）
３・４・５    フォトトランジスタ（受光手段・測定用受光手段）
１００    デジタルカラー複写機（画像形成装置）
１１０    画像読取部（画像読取装置）
１１１    原稿台
１１５    光学レンズ（結像手段）
１１６    ＣＣＤラインセンサ（読取用受光手段）
１１８・１２６・１３０・１３１    光路長調整部（光路長調整手段）
１１９    距離測定部（距離測定手段）
１２０    露光ランプ（露光手段）
１２３    第３ミラー（反射偏向手段）
【図１】
2005265640.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005265640.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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